任何電子產(chǎn)品都必須通過適用的電磁兼容性 (EMC) 測試，然后才能投放到目標市場。認識到預防勝于治療，從開發(fā)的早期階段就進行合規(guī)性設計通常是理想的選擇?？梢圆扇「鞣N方法，從應用已知的最佳實踐到使用 EMC 模擬器(如果有)，以及在內(nèi)部或與專業(yè)合作伙伴一起進行 EMC 預測試。

然而，盡管計劃周密，但在經(jīng)批準的測試機構(gòu)進行強制測試可能會帶來意外。需要盡快找到解決方案;在如此后期的開發(fā)階段進行任何重大的重新設計都是昂貴的并且會導致延誤。典型的方法包括在已知的故障點放置額外的低通濾波器(通常使用鐵氧體磁珠)，以減少傳導干擾或引入屏蔽以阻止輻射發(fā)射并保護敏感組件。

作為替代方案，復合磁性材料可作為柔性片材使用，可以對其進行修剪和成型，以阻止特定位置的 EMI 信號。這些噪聲抑制片 (NSS) 材料具有各種磁導率等級，允許設計人員通過選擇適當?shù)闹岛秃线m的厚度來衰減給定頻段內(nèi)的干擾。該材料可以切割成適當?shù)某叽纾⑹褂米哉潮骋r用作防護罩。

NSS 材料相對易于使用，并且繞過了生產(chǎn)金屬屏蔽層時通常遇到的定制設計和制造挑戰(zhàn)，而金屬屏蔽層在最終組裝過程中必須粘合或用螺釘固定到位。也許不太為人所知的是，NSS 可以圍繞電源線等電線形成，作為鐵氧體磁珠和磁芯的優(yōu)雅替代品，方法是將其纏繞在電纜上，并使用方便且易于生產(chǎn)的熱縮套管輕松固定(圖 1)。

圖 1以下是工程師如何應用 NSS 來衰減組件和電纜的 EMI。

然而，當干擾出現(xiàn)時，將 NSS 放置在麻煩地點作為戰(zhàn)術響應只是這些材料的多種使用方式之一。在產(chǎn)品的早期階段設計時，NSS 也可以成為戰(zhàn)略盟友。除了幫助確保 EMC 合規(guī)性之外，它還可以用于增強系統(tǒng)性能的各個方面，例如能源效率和靜電放電 (ESD) 保護。

因此，檢查 NSS 的結(jié)構(gòu)和屬性可以幫助設計人員了解其多功能性和對廣泛應用的支持。

NSS 成分和特性

NSS是在聚合物基體中混合微米級磁性材料粉末而制成的復合磁性材料(圖2)。

圖2 NSS是一種復合磁性材料。

該材料具有復磁導率 (μ)，包括兩個分量 μ '和 μ ' '。 μ '的值決定了材料支撐磁通量的能力，而 μ ' '則表示噪聲吸收效果。

在數(shù)學上，它表達如下：

μ = μ ′ – j μ ′ ′

這里，μ '和 μ ' '分別類似于電感和電阻特性。隨著信號頻率的增加，μ '達到閾值并開始快速下降，同時 μ ' '上升(圖 3)。

圖 3 NSS 材料具有復雜的滲透率等級。

通過仔細控制這些特性，KEMET 創(chuàng)建了 Flex Suppressor NSS 系列，該系列具有衰減噪聲信號和維持 1 MHz 至 40 GHz 不同頻段內(nèi)磁通量的特性(圖 4)。它們用于從消費電子產(chǎn)品和汽車信息娛樂到超高頻 (SHF) 設備(例如5G基礎設施)的應用。

圖 4 NSS 材料可以衰減各種頻率范圍內(nèi)的不需要的噪聲。

NSS 噪聲吸收

認識到在任何電子設計項目開始時都應適當考慮 EMC 設計，NSS 從一開始就可以被視為解決方案的一部分。此外，除了防止與附近設備發(fā)生不必要的交互之外，防止系統(tǒng)自身干擾也很重要。

任何系統(tǒng)都可能包含大量干擾源，例如來自外殼內(nèi)部或屏幕或揚聲器孔等開口的信號反射，以及 IC 或電纜輻射的噪聲。在多板組裝中，防止基板之間的串擾也很重要。在電路中的多個點放置濾波器，并引入屏蔽來處理各種噪聲信號，可能會使設計復雜化并增加材料清單?；蛘撸瑧靡粋€或多個單獨的 NSS 可以更快、更簡單。無需電路板空間、接地或焊接組件(例如 LC 濾波器)。

圖 5顯示了用于無線設備(例如手機、物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點和網(wǎng)關)以及遠程控制中的靈敏度降低接收器電路的 NSS，以確?？煽康耐ㄐ藕妥罴逊秶?。這樣，有效使用 NSS 可以降低射頻發(fā)射器功率要求并簡化接收器設計，從而具有低功耗、長電池壽命和小尺寸等優(yōu)點。

圖 5 NSS 的使用改善了 RF 接收器的靈敏度降低。

此外，如圖 6所示，可以應用 NSS來保護電路免受 ESD 的影響，ESD 可能導致控制器和線路驅(qū)動器等系統(tǒng)組件發(fā)生故障。

圖 6 NSS 還可用于 ESD 保護。

優(yōu)化 μ ′以實現(xiàn)通量整形

Flex Suppressor EFW 系列等 NSS 公式已經(jīng)過優(yōu)化，可增強發(fā)射器和接收器之間的電磁耦合(圖 7)。因此，設計人員可以增強無線充電 (WPT) 系統(tǒng)的性能，以確保更快的充電速度和更高的能源效率，從而降低擁有成本。

圖 7仔細放置 NSS 可以提高 WPT 效率。

Flex Suppressor還可有效地用于 RFID 系統(tǒng)，以改善讀取器電磁能的耦合，從而激活附近的標簽。圖 8顯示了如何將 NSS 直接放置在讀取器天線后面來整理輻射能量，否則輻射能量會因加強天線前面的場而損失。

圖 8針對 13.56 MHz 調(diào)諧的 NSS 材料可以優(yōu)化 RFID 讀取器性能。

作為所產(chǎn)生效果的示例，使用針對 ISO1444/1443 RFID 規(guī)范中標準化的 13.56 MHz 頻率進行優(yōu)化的 NSS 材料，閱讀器激活標簽的距離可增加 85 毫米，即幾乎 300%，從45 至 130 毫米。

如上述設計實例所示，NSS材料可以通過多種方式有效地使用來實現(xiàn)器件集成。它不僅僅是 EMC 故障時的緊急附加組件，它還可以有效支持 EMC 設計和各種信號完整性角色的最佳實踐，以提高系統(tǒng)性能，特別是在注重功耗的無線設備中。

通過利用通量整形特性，設計人員還可以利用 NSS 來提高 WPT 效率并最大限度地提高 RFID 讀取器性能，最終向市場提供緊湊、優(yōu)雅、使用令人滿意且擁有經(jīng)濟的產(chǎn)品。